Stesen Cuaca: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Pernah merasa tidak selesa semasa bercakap kecil? Perlukan perkara-perkara menarik untuk dibincangkan (okay, membual)? Baiklah kami ada barang untuk anda! Tutorial ini akan membolehkan anda membina dan menggunakan stesen cuaca anda sendiri. Sekarang anda dengan yakin dapat mengisi keheningan yang canggung dengan kemas kini mengenai suhu, tekanan, kelembapan, ketinggian dan kelajuan angin. Tidak pernah lagi anda akan menggunakan hambar, "cuaca sudah bagus" setelah anda menyelesaikan projek yang rapi ini.

Stesyen cuaca kami dilengkapi sepenuhnya dalam kotak tahan air dengan sensor yang berbeza yang merakam pelbagai ukuran semula jadi dan menyimpan semuanya ke kad SD yang sama. Arduino Uno digunakan untuk membuat kod stesen cuaca dengan mudah sehingga dapat berfungsi dari jauh. Sebagai tambahan, sejumlah sensor dapat ditambahkan atau disatukan ke dalam sistem untuk memberikannya rangkaian fungsi yang berbeza. Kami memutuskan untuk menggunakan pelbagai sensor dari Adafruit: kami menggunakan sensor Suhu dan Kelembapan DHT22, sensor tekanan dan ketinggian barometrik BMP280, dan sensor kelajuan angin anemometer. Kami terpaksa memuat turun beberapa pustaka kod selain menyatukan beberapa kod yang berbeza agar semua sensor kami dapat berjalan bersama dan log data pada kad SD. Pautan ke perpustakaan dikomentari dalam kod kami.

Langkah 1: Kumpulkan Bahan

• Arduino Uno
• Papan Protob
• Bateri 9V
• Sensor Kelajuan Angin Anafometer Adafruit
• Perumahan Kalis Air
• Adafruit BMP280 Tekanan Barometrik dan Sensor Ketinggian
• Sensor Suhu dan Kelembapan Adafruit DHT22
• Perisai Log Data Berkumpul Adafruit
• Gam Panas

Penting pada langkah ini untuk memastikan bahawa Arduino anda berfungsi dan dapat diprogramkan dari komputer anda. Kami juga akhirnya menyolder semua komponen kami ke protoboard, tetapi papan roti juga dapat digunakan untuk menghubungkan sensor ke Arduino. Protoboard kami menjadikan semua sambungan kami kekal dan menjadikannya lebih mudah untuk menempatkan komponennya tanpa perlu bimbang untuk menyekatnya.

Langkah 2: Tambahkan Data Logger

Langkah ini mudah dilakukan. Yang perlu anda lakukan untuk mencapai langkah ini ialah memasang data logger di tempatnya. Ia sesuai tepat di atas Arduino Uno.

Mendapatkan logger data untuk benar-benar log data memerlukan beberapa pengekodan. Pembalak mencatat data ke kad SD yang sesuai dengan perisai dan dapat dikeluarkan dan dipasang ke komputer. Salah satu ciri kod yang berguna adalah penggunaan cap waktu. Jam waktu mencatat hari, bulan dan tahun sebagai tambahan kepada detik, minit dan jam (selagi ia disambungkan ke bateri). Kami harus menetapkan masa itu dalam kod ketika kami mula, tetapi pencatat data menyimpan masa selagi bateri di papannya disambungkan. Ini bermakna tiada tetapan semula jam!

Langkah 3: Siapkan Sensor Suhu dan Kelembapan

1. Sambungkan pin pertama (merah) pada sensor ke pin 5V di Arduino
2. Sambungkan pin kedua (biru) ke pin digital di Arduino (kami meletakkan pin kami di pin 6)
3. Kawat pin keempat (hijau) ke tanah Arduino

Sensor dari Adafruit yang kami gunakan hanya memerlukan satu pin digital di Arduino untuk mengumpulkan data. Sensor ini adalah sensor kelembapan kapasitif. Maksudnya ialah mengukur kelembapan relatif dengan dua elektrod logam yang dipisahkan oleh bahan dielektrik berliang di antara mereka. Ketika air memasuki liang, kapasitansnya berubah. Bahagian pengesan suhu sensor adalah perintang sederhana: rintangan berubah seiring perubahan suhu (disebut termistor). Walaupun perubahannya tidak linear, ia dapat diterjemahkan menjadi bacaan suhu yang direkodkan oleh perisai pencatat data kami.

Langkah 4: Siapkan Sensor Tekanan dan Ketinggian

1. Pin Vin (merah) disambungkan ke pin 5V di Arduino
2. Pin kedua tidak dihubungkan dengan apa-apa
3. Pin GND (hitam) disambungkan ke tanah di Arduino
4. Pin SCK (kuning) berjalan ke pin SCL di Arduino
5. Pin kelima tidak disambungkan
6. Pin SDI (biru) disambungkan ke pin SDA Arduino
7. Pin ketujuh tidak bersambung dan tidak digambarkan pada rajah

Pin Vin mengatur voltan ke sensor itu sendiri dan menurunkannya dari input 5V ke 3V. Pin SCK, atau Pin Jam SPI, adalah pin input ke sensor. Pin SDI adalah data bersiri dalam pin dan membawa maklumat dari Arduino ke sensor. Dalam rajah Arduino dan papan roti, sensor tekanan dan ketinggian yang digambarkan bukanlah model yang tepat yang kami gunakan. Terdapat satu pin yang lebih sedikit, namun cara kabelnya sama seperti cara sensor sebenarnya dipasang. Cara pin disambungkan mencerminkan pin pada sensor, dan harus memberikan model yang memadai untuk pemasangan sensor.

Langkah 5: Sediakan Anemometer

1. Talian kuasa merah dari anemometer perlu disambungkan ke pin Vin di Arduino
2. Garis tanah hitam harus dihubungkan ke tanah di Arduino
3. Kawat biru (di litar kami) disambungkan ke pin A2

Satu perkara penting yang perlu dipertimbangkan ialah anemometer memerlukan daya 7-24V untuk dijalankan. Pin 5V di Arduino tidak akan memotongnya. Jadi, bateri 9V mesti dipasang ke Arduino. Ini secara langsung menghubungkan ke pin Vin dan membolehkan anemometer menarik dari sumber kuasa yang lebih besar. Anemometer mengukur kelajuan angin dengan membuat arus elektrik. Semakin cepat berputar, semakin banyak tenaga, dan dengan itu semakin arus, sumber anemometer. Arduino dapat menerjemahkan isyarat elektrik yang diterimanya kepada kelajuan angin. Program yang kami kodkan juga melakukan penukaran yang diperlukan untuk mendapatkan kelajuan angin menjadi batu per jam.

Langkah 6: Periksa Litar dan Jalankan Beberapa Ujian

Gambar di atas adalah gambarajah litar lengkap kami. Sensor suhu adalah sensor putih, empat-pin di tengah papan. Sensor tekanan diwakili oleh sensor merah di sebelah kanan. Walaupun tidak sesuai dengan sensor yang kami gunakan dengan tepat, pin / sambungan akan sesuai jika anda menyelaraskannya ke kiri ke kanan (ada satu pin lagi pada sensor yang kami gunakan daripada pada rajah). Wayar anemometer sesuai dengan warna yang kami tetapkan dalam rajah. Sebagai tambahan, kami menambahkan bateri 9V ke port bateri hitam di sudut kiri bawah rajah di Arduino.

Untuk menguji stesen cuaca, cubalah bernafas pada sensor suhu dan kelembapan, putar anemometer, dan ambil data di bahagian atas dan bawah bangunan / bukit tinggi untuk melihat apakah sensor suhu, anemometer, dan sensor tekanan / ketinggian mengumpulkan data. Cuba keluarkan kad SD dan pasangkan ke dalam peranti untuk memastikan pengukuran direkodkan dengan betul. Semoga semuanya berjalan lancar. Sekiranya tidak, periksa semula semua sambungan anda. Sebagai rancangan cadangan, cuba periksa kodnya dan lihat apakah ada kesalahan yang dilakukan.

Langkah 7: Rumah Semua Komponen

Sekarang masanya untuk menjadikannya seperti stesen cuaca sebenar. Kami menggunakan kotak kalis air Produk Luar untuk menempatkan litar kami dan sebahagian besar komponennya. Kotak kami sudah mempunyai lubang di sisi dengan penembus dan gasket getah. Ini membolehkan kami menjalankan sensor suhu dan wayar anemometer di luar kotak melalui lubang yang digerudi di penembus dan ditutup dengan epoksi. Untuk menyelesaikan masalah memasang sensor tekanan di dalam kotak, kami menggerudi lubang kecil di bahagian bawah kotak dan meletakkan riser di setiap sudut bawah agar tetap berada di atas permukaan tanah.

Untuk kalis air wayar yang menghubungkan anemometer dan sensor suhu ke papan litar utama, kami menggunakan pita pengecutan haba untuk menutup sebarang sambungan. Kami menjalankan sensor suhu di bawah kotak dan memasangnya (kami tidak mahu plastik berwarna menjebak haba dan memberi kami bacaan suhu yang salah).

Ini bukan satu-satunya pilihan perumahan, tetapi ia pasti satu-satunya yang akan menyelesaikan tugas untuk projek yang menyeronokkan.

Langkah 8: Nikmati Stesen Cuaca Kecil Peribadi Anda

Sekarang bahagian yang menyeronokkan! Bawa stesen cuaca anda bersama anda, siapkan di luar tingkap anda, atau buat apa sahaja yang anda mahukan. Ingin menghantarnya dalam belon cuaca? Lihat Instructable kami yang seterusnya!